Nw i 5 geluid en muziek

I 5 Geluid en muziek

5.1 Mechanische golven

Mechanische golf

= golf die materie nodig heeft om energie te verplaatsen.

= golf, veroorzaakt door een mechanische trilling.

Golf = sinus in tijd (voor elk punt) en ruimte (voor elk moment).

Amplitude A = maximale uitwijking.

Eenheid: meter (m) bij mechanische trillingen,

volt (V) bij een elektrisch signaal,

pascal (Pa) bij geluid.

A

A


5.1 Mechanische golvenGolf = sinus in tijd (voor elk punt) en ruimte (voor elk moment).

Periode T = tijd van één cyclus (op- en neer of

heen- en weer). Eenheid: seconde (s).

Frequentie f = 1/T = het aantal cycli per

seconde. Eenheid: Hertz (Hz).


Golf verplaatst energie, geen massa!

Trillingsbron levert vermogen P (W) (energie E = ½ m.A².(2πf)²),

wordt verspreid over het golffront als intensiteit I (W/m²)

naarmate het golffront groter wordt neemt A sterk af,

f blijft constant.


Golf = trilling die zich verplaatst door de ruimte. Er is dus

een trillingsrichting en een voortplantingsrichting

TRANSVERSAAL

LONGITUDINAAL


Harmonisch = “zuiver” (enkelvoudig)

en ongedempt (A = constant).

Vb. elektronische tonen

Realiteit = vaak samengesteld en altijd gedempt (A neemt

exponentieel af door wrijving)

Vb. seismogram

Energie van een golf opnemen = resoneren.

Voorbeelden van resonantie zijn:

- bruggen en hoge gebouwen = slingers. Vb. Tacoma Narrows

Bridge , Millennium Bridge London.


5.2 Basiskenmerken van geluid

Frequentie f = het aantal cycli per seconde. Eenheid: Hertz (Hz).

Vb.

vrouwelijke stem: 170 – 10000 Hz praten: 225 Hz – 450 Hz – 900 Hz

mannelijke stem: 100 – 8500 Hz 100 Hz – 200 Hz – 400 Hz – 800 Hz

muggenvleugels slaan aan 600 Hz

menselijke oren kunnen 20 – 20000 Hz horen (gevoeligst rond 1000 Hz)

< 20Hz: infrasoon vb. walvissen, olifanten, aardbevingen

> 20 kHz: ultrasoon vb. vleermuizen( echolocatie), echografie


Golf = sinus in tijd (voor elk punt) en ruimte (voor elk moment).

Verplaatsing golfsnelheid v.

Deze snelheid is afhankelijk van de dichtheid van het medium.


Middenstof geluidssnelheid

lucht 343 m/s

water 1500 m/s

staal 5 km/s

2 oren (met een klein positieverschil

Δx = ca. 20 cm) klein tijdsverschil:

lucht Δt < 0,6 ms richting

water Δt < 0,15 ms geen richting!


Gehoordrempel Io = 10-12 W/m²

Conversatielevel Ic = 10-6 W/m²

Schadedrempel Is = 10-4 W/m²

Pijndrempel Ip = 1 W/m²

= zeer breed bereik log-schaal: 10dB. log(I/Io)

0 dB

60 dB

80 dB

120 dB

dubbel zo luid = + 3 dB

10x zo luid = +10 dB


Normen, bescherming

Energie van een golf opnemen = resoneren.

Voorbeelden van resonantie zijn:

- De meeste geluidsbronnen hebben nood aan een

versterkende resonantieruimte: mond- en keelholte (stem) of

klankkast (muziekinstrumenten)

5.3 Golfeigenschappen bij geluid


versterking = constructieve interferentie

verzwakking = destructieve interferentie

Toepassingen:

- afzetten GSM in ziekenhuis

- antigeluid in de koptelefoon van een helikopterpiloot

- zwevingen (o.a. gebruikt door muzikanten om te stemmen)

- Luidsprekers (vooral voor lage tonen) moeten in een kast

gemonteerd worden (de “box”), om akoestische kortsluiting

te vermijden.

Interferentie: golven worden opgeteld


Teruggekaatst geluid = galm (△t > 0,20 s echo)

Toepassingen:

- Gregoriaanse gezangen werden ontwikkeld voor de grote

Middeleeuwse kathedralen.

- Opnames kunnen in een beroemde concertzaal “gesimuleerd”

worden door het juiste galmpatroon op het geluid te plaatsen.

Terugkaatsing of reflectie


http://www.astro.ubc.ca/~scharein/a

311/Sim/doppler/Doppler.html

5.4 Muziek

Een snaar MOET beginnen en eindigen met een knoop…

Knopen = punten die niet trillen

Buiken = punten die heel hard trillen

In een begrensd medium kaatsen golven terug

staand golfpatroon

5.4 Muziek

In een snaar (lengte l) kunnen slechts bepaalde golven bestaan:

Lengte l = λ/2 λ = 2.l f/2 = laagste toon, de grondtoon.

v = λ.f

Lengte l = λ λ = l f = eerste boventoon,

Lengte l = 3/2λ λ = 2/3.l 3/2f = tweede boventoon, …

Het geheel van deze tonen = klank

5.4 Muziek

Muziek octaven, 1 octaaf = verdubbeling vd frequentie.

(toon horen = logaritmisch!)

c' d'dis'

es'e' f'

fis'

ges'g'

gis'

as' a'

ais

'

be

s'

b' c''

dodo#

reb rere#

mibmi fa

fa#

solbsol

sol#

lab lala#

sib si do

261,6 277,2 293,7 311,1 329,6 349,2 370,0 392,0 415,3 440,0 466,2 493,9 523,3

Toon = fysisch gedefinieerd, 1 frequentie.

Hoe herkennen we verschillende muziekinstrumenten?

5.4 Muziek

De klank wordt versterkt in de resonantiekast of klankkast,

maar niet elke toon even sterk: het timbre of klankkleur.

Zo werkt een synthesizer: hij stelt de klank samen als som

van een grondtoon en een reeks boventonen, telkens met hun

specifieke sterkte.

Zo werkt ook de stem + de neus- en mondholte bij de

vorming van de klinkers:

Nw i 5 geluid en muziek

Education

Transcript of Nw i 5 geluid en muziek